Финишные методы обработки валов (7 видео)

Обработка торцов и центровых отверстий в условиях единичного и мелкосерийного (МС) производства выполняется точением, сверлением и фрезерованием на универсальных токарных, сверлильных и фрезерных станках. В среднесерийном производстве (при Кзо>15) — на револьверных, универсально-фрезерных, центровальных (одно или двусторонних) и фрезерно-центровальных станках (одно и двусторонних). В среднесерийном (при Кзо Кзо>15) — на револьверных токарных полуавтоматах (станках). На универсальных токарных станках целесообразно использовать универсальные гидрокопировальные устройства и для повышения жесткости длинных валов (l/d>12-15) – центр задней бабки и люнет.

Шпоночные пазы в зависимости от формы получают фрезерованием концевыми или дисковыми фрезами. Наиболее производителен метод фрезерования пазов под сегментные шпонки дисковой фрезой на горизонтально или вертикально фрезерных или агрегатных станках.

Под призматическую шпонку закрытые пазы получают фрезерованием концевой, в т.ч. шпоночной фрезой за один проход либо с маятниковой подачей на шпоночно-фрезерных станках (КСМ производства) или универсальных фрезерных станках (МС производство). Открытые и полуоткрытые пазы получают фрезерованием дисковой фрезой (МС и КСМ) либо протягиванием (КСМ). Для обработки точных пазов (в основном закрытых) немерным инструментом применяют простое и двойное рамочное фрезерование с осциллированием.

При простом рамочном фрезеровании инструмент подают на всю глубину и обрабатывают сначала одну, а затем другую боковую сторону; при двойном — фрезеруют сначала середину паза, а затем боковые стороны. При фрезеровании с осциллированием инструмент (двузубая фреза) крепится в специальном патроне с определенным эксцентриситетом относительно оси вращения. Обработку ведут на специальном шпоночно-фрезерном станке с маятниковой подачей (0,1-0,25 мм на ход). Заготовки для обработки шпоночных пазов устанавливают в тисках, призмах и в центрах.

Обработка шлицев на валах может производиться на зубофрезерных и шлицефрезерных станках однозаходными червячными фрезами аналогично фрезерованию зубьев колес. В зависимости от точности и размеров шлицев фрезерование осуществляют за один или два хода. Черновое фрезерование шлицев иногда производят на горизонтально-фрезерных станках с делительной головкой фасонными дисковыми фрезами (одна впадина) или набором двух фрез (один выступ). В КСМ производстве противоположные впадины шлицев можно протягивать двумя специальными блочными протяжками. Производительными методами обработки шлицев являются одновременное долбление всех впадин специальной многорезцовой головкой и холодное накатывание, которое повышает твердость материала на 20-30%, что может исключить термообработку; повышается также в 1,4 раза износостойкость и прочность валов и снижается на 10-20% расход материала; производительность по сравнению с нарезанием шлицев червячной фрезой увеличивается в 10-40 раз и точность повышается на 2-3 квалитета.

После термообработки повышается долговечность и износостойкость шлицев в 1,3 раза и они, как правило, подлежат шлифованию: наружному круглому и впадин шлицев в зависимости от центрирования вала с сопрягаемой деталью: профильным кругом (одна впадина), плоскими кругами — одним (диаметр впадин), двумя (боковые стороны), тремя ( за оборот вала все впадины) кругами, установленными на одной оправке. Наибольшую точность шлифования обеспечивает установка вала в центрах.

Наиболее часто используются в машиностроении валы шестерни с цилиндрической зубчатой поверхностью (прямые и косые зубья) и конической (с прямыми, косыми и криволинейными зубьями). Нарезание цилиндрических зубчатых поверхностей выполняется методом копирования (дисковыми, концевыми, модульными фрезами, долблением многорезцовой головкой и протягиванием) и методом обкатки (червячными фрезами и круглыми долбяками). Закругление зубьев осуществляется на специальных зубозакругляющих станках методом копирования при помощи концевых, дисковых фасонных и пустотелых фрез.

В МС производстве конические зубчатые поверхности с прямым и косым зубом 9-10 степени точности нарезают методом копирования дисковыми модульными фрезами на универсально-фрезерных станках. В КСМ производстве — зубостроганием (принцип обкатки) и круговой протяжкой (принцип копирования для прямозубых конических зубчатых поверхностей). Применяется также накатывание зубчатых поверхностей, которые в 15-20 раз производительнее зубофрезерования и дает большую экономию металла. Зубья с модулем до 1 мм накатывают в холодном состоянии, а свыше 1 мм — в горячем (лучше токами ТВЧ до 1000-1100 о С).

Отделка зубчатых поверхностей осуществляется: шевингованием (круглый шевер или шевер-рейка), шлифованием (методами копирования или обкатки), притиркой (по притиру), приработкой (сопрягаемая пара) и хонингованием, которое осуществляется на станках аналогичных шевинговальным, но без устройства для радиальной подачи. При этом обеспечивается самая высокая степень точности 5 при шлифовании и низкая (8) при шевинговании.

Обработка радиальных и осевых отверстий на валах наиболее часто выполняется в зависимости от точности и диаметра отверстия: сверлением (IT 14-12, Ra20-Ra10), зенкерованием (IT 11-12, Ra5-Ra2,5), развертыванием (однократным — IT 10-8, Ra2,5-Ra0,63; двукратным — IT 7-6 и даже 5, Ra1,25-Ra0,16). Применяется также для более крупных по диаметру отверстий растачивание резцами и резцовыми блоками (ступенчатое отверстие). При этом может обеспечиваться IT12-6 и Ra2,5-Ra0,32. Встречается обработка отверстий на валах пластическим деформированием (калибрование отверстия шариком или оправкой, раскатывание более крупных отверстий).

Обработка резьбовых поверхностей на валах наиболее часто производится на универсальных токарно-винторезных станках (МС производство), резьбонарезных и резьбофрезерных станках (КСМ) и токарных станках с ЧПУ (во всех типах производства). При этом осуществляется нарезание резьбы резцами и гребенками , вращающимися резцами (вихревое нарезание), резьбонарезными головками и, наиболее часто для небольших диаметров резьб — метчиками и плашками. Резьбовые поверхности также полируются накатыванием (плоскими плашками, роликами, цилиндрическими и сегментными плашками) и шлифованием, которое выполняют на резьбошлифовальных станках одно — или многониточным кругом (аналогично фрезерованию дисковой и групповой фрезой), а также на бесцентрово-шлифовальных станках (КСМ) многониточными кругами, что позволяет получать резьбу высокой степени точности с высокой производительностью.

Обработка фасонных и конических поверхностей на валах выполняется, как правило, точением с поперечной подачей фасонным резцом, с продольной подачей проходным резцом (лучше по копиру) и на токарных станках с ЧПУ. Поверхности фасок , канавок, лысок и т.п. получают, как правило, однократной обработкой — точением или фрезерованием в зависимости от того какая поверхность.

В качестве финишных (отделочных) методов обработки валов применяют. Тонкое (алмазное) точение, которое обеспечивает IT 7-6 и Ra1,25-0,32; выполняется резцами, оснащенными твердым сплавом (ВК4, ВК3, ВК2 — для обработки чугуна или Т30К4, Т60К6 — для стали) при малых подачах (0,02…0,05 мм/об) и глубинах резания (0,05…0,15мм). Скорость резания зависит от материала заготовки и колеблется от 100 до 1000 и более м/мин. В ряде случаев тонкое точение осуществляют алмазными резцами (алмазным кристаллом). Стойкость алмазных резцов в 10 раз выше, а себестоимость обработки в 1,5-2 раза меньше, чем твердосплавных.

Шлифование является основным методом отделочной обработки наружных цилиндрических поверхностей валов, обеспечивая IT 7-6, Ra1,25-Ra0,63 для обычных условий обработки и при тонком шлифовании может обеспечить до IT5 и Ra0,16-Ra0,04. Наружное круглое шлифование осуществляется с продольной подачей и поперечной (более производительное) на круглошлифовальных станках, бесцентровошлифовальных и торцекруглошлифовальных станках.

Выполняется, в случае необходимости, отделочная обработка наружных поверхностей валов:

— полированием мягкими (войлочные, фетровые и др.) кругами, абразивной лентой, а также кругами с графитовым наполнителем , которые могут быть использованы на обычных круглошлифовальных и бесцентровошлифовальных станках, обеспечивая Rz=0,1…0,05 мкм. Припуск под полирование не превышает 6 мкм, в противном случае теряется ранее полученная точность размера;

— притиркой (доводкой) обрабатывают прошлифованные поверхности (притирами, на которые наносятся абразивные порошки с маслом или специальные пасты), обеспечивая Rz=0,05 мкм;

— суперфинишированием (абразивными колеблющимися брусками), обеспечивая Rz=0,07…0,025 мкм;

— пластическим деформированием повышается износостойкость и усталостная прочность валов. Оно может осуществляться роликовыми и шариковыми инструментами, алмазным выглаживанием или дробеструйным наклепом, что обеспечивает уменьшение шероховатости ранее обработанной поверхности и увеличивает твердость поверхностных слоев заготовки.

В случае необходимости, в т.ч. и для удобства пользования, на некоторых поверхностях валов накатывают рифления, товарные знаки и др.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Финишные методы обработки валов

Окончательную обработку наружных поверхностей валов выполняют: шлифованием, тонким (алмазным) точением, притиркой, механической доводкой абразивными колеблющимися брусками, полированием, накатыванием, выглаживанием, обдувкой дробью и некоторыми другими методами обработки.

Для получения точной и чистой, окончательно отделанной наружной цилиндрической поверхности применяются в зависимости от предъявляемых требований и характера детали различные виды чистовой отделочной обработки.

К числу их относятся: тонкое (алмазное) точение, шлифование (в центрах, бесцентровое, абразивной лентой), притирка (доводка), механическая доводка абразивными колеблющимися брусками (суперфиниш), полирование, обкатывание роликами, обдувка дробью и др.

Тонкое (алмазное) точение применяется главным образом для отделочной обработки деталей из цветных металлов и сплавов (бронзы, латуни, алюминиевых сплавов и т. п.) и отчасти для деталей из чугуна и стали. Объясняется это тем, что шлифование цветных металлов значительно труднее, чем стали и чугуна, вследствие быстрого засаливания шлифовального круга. Кроме того, обработка алмазными резцами стальных и чугунных деталей пока еще значительно менее эффективна, чем деталей из цветных металлов и сплавов.

Читайте также: Муфта компрессора кондиционера в сборе киа спортейдж 1

При тонком точении обработка производится алмазными резцами или резцами, оснащенными твердыми сплавами; последние в ряде случаев заменяют алмазные резцы. Метод алмазного точения сохранил свое название и при замене алмазных резцов резцами из твердых сплавов, но с режимами резания, примерно такими же, какие применяются для алмазных резцов и характеризуются высокими скоростями резания при малой подаче и малой глубине резания.

Видео:Проточка о-о-о-чень длинных валов на токарном станке.Скачать

Скорость резания в зависимости от рода обрабатываемого материала составляет от 100 до 1000 м/мин, а иногда и выше. При обработке алмазными резцами деталей из цветных металлов применяются более высокие скорости; при обработке деталей из чугуна и стали, а также при обработке деталей, как из черных, так и из цветных металлов резцами, оснащенными твердыми сплавами, применяются меньшие скорости. Для точения деталей из бронзы применяется скорость резания 200…300 м/мин; для деталей из алюминиевых сплавов – 1000 м/мин и выше при подаче 0,03…0,1 мм/об и глубине резания 0,05…0,10 мм.

Тонкое точение производится на быстроходных станках с числом оборотов шпинделя в минуту от 1000 до 8000 и в некоторых случаях выше, в связи с чем к станкам предъявляются особые требования в отношении точности, жесткости, вибрации и устойчивости, а также зазоров шпинделя в подшипниках. При соблюдении этих требований алмазным точением достигаются 7-ой и выше квалитет точности обработки и шероховатость Ra 0,40…0,10.

Производительность обработки деталей при тонком точении выше, чем при шлифовании. В крупносерийном и массовом производстве для тонкого точения применяются специальные быстроходные станки, в наибольшей степени удовлетворяющие условиям обработки.

Алмазные резцы обычной конструкции состоят из двух основных частей – алмаза и стальной державки. Алмазный кристалл весом от 0,5 до 1,2 карата (карат равен 200 мг.), обработанный шлифованием (огранкой) для получения требуемых углов режущей части, закрепляют с помощью пайки в стальной державке. В последнее время широко применяют резцы с механическим креплением алмаза в державке.

Алмазный кристалл (В технике применяются алмазные кристаллы естественные и искусственные) перетачивают от 6 до 15 раз; он может быть использован до веса в 0,1 карата.

Стойкость алмазных резцов обычно выше стойкости твердосплавных резцов в десятки раз. Себестоимость обработки деталей алмазными резцами в среднем в 1,5…2 раза меньше, чем твердосплавными, и в 3…4 раза меньше, чем резцами из быстрорежущей стали.

Шлифование является основным методом чистовой отделки наружных цилиндрических поверхностей.

Современные прогрессивные способы изготовления заготовок – отливок и штамповок – дают возможность получить их с размерами и формой, близкими к размерам и форме готовой детали, и часто представляется возможным ввиду весьма малых припусков обходиться без обработки лезвийным инструментом, окончательно обрабатывая заготовки только шлифованием и получая этим методом обработки окончательные точные размеры и надлежащую шероховатость поверхности детали.

Шлифование наружных цилиндрических поверхностей. Для обработки наружных цилиндрических поверхностей применяют следующие виды шлифования:

б) точное, которое может быть предварительным и чистовым;

Обдирочное шлифование применяется взамен предварительной обработки резанием лезвийным инструментом и здесь не рассматривается.

Наиболее распространенным является обычное точное шлифование, при котором точность обработки наружных цилиндрических поверхностей достигает 7-го квалитета, а шероховатость поверхности – Ra 0,8…0,2.

Тонкое шлифование дает возможность получить более высокую степень точности обработки, соответствующую 6-му квалитету, и более высокое качество поверхности, соответствующее Ra 0,1…0,05.

Тонкое шлифование осуществляется мягким мелкозернистым шлифовальным кругом при большой скорости его вращения (более 40 м/сек) при малой скорости вращения обрабатываемой детали (до 10 м/мин) и малой глубине резания (до 5 м/мин), шлифование сопровождается усиленным охлаждением обрабатываемой детали.

Шлифование наружных цилиндрических и конических поверхностей (называемое «круглым» шлифованием) производят на кругло-шлифовальных станках, причем обрабатываемая деталь может быть установлена в центрах станка, цанге, патроне или в специальном приспособлении Скорость вращения детали при шлифовании в зависимости от ее диаметра применяется от 10 до 50 м/мин, скорость шлифовального круга составляет обычно у многих станков 30 м/сек, а при использовании более прочных кругов достигает 50 м/сек Продольная подача и глубина резания варьируются в зависимости от способов шлифования.

Различают следующие два способа круглого шлифования:

а) шлифование с продольной подачей,

б) шлифование с поперечной подачей (способ врезания).

Первый способ заключается в том, что в процессе шлифования обрабатываемая деталь (рис. 8.43 а) совершает продольные движения попеременно в обе стороны, поперечная подача шлифовального круга производится по окончании каждого продольного движения (хода). При предварительном шлифовании продольная подача обычно составляет 0,5…0,8 высоты круга на один оборот детали, при окончательном – 0,2…0,5 высоты круга, глубина резания – 0,005…0,02 мм на каждый проход. Этот способ является наиболее распространенным и удобным для шлифования валов.

Основное время для круглого наружного шлифования с продольной подачей (рис. 8.43 а) определяется по формуле

где L – длина продольного хода стола в мм, а – припуск на сторону в мм, п – число оборотов детали в минуту, s – продольная подача в мм на один оборот детали, s _поп – поперечная подача круга за один проход (глубина резания) в мм, k – коэффициент, учитывающий точность шлифования (величина этого коэффициента указана далее), s _д – продольная подача в долях высоты круга на один оборот детали (величина s _д указана далее), В_к (Н) – высота круга в мм.

Длина продольного хода стола L определяется по формулам:

а) при шлифовании на проход

где L ₀ — длина шлифуемой поверхности в мм.

Величина коэффициента k принимается для всех видов шлифовальных работ по следующим данным:

При	точности	шлифования	0,10-0,15 мм	……..	k = 1,1
-“-	-“-	-“-	0,07-0,09 мм	……..	k = 1,25
-“-	-“-	-“-	0,04-0,06 мм	……..	k = 1,4
-“-	-“-	-“-	0,02-0,03 мм	……..	k = 1,7

При работе по калибрам k равно 2,0.

Величина продольной подачи s _д (в долях высоты круга на один оборот детали) принимается в следующих размерах:

для чугуна: при отделке – до 0,3 … 0,4 высоты круга (при предварительном проходе – до 0,8);

для стали сырой и термически обработанной и для бронзы: при отделке – до 0,25 … 0,3 высоты круга (при предварительном проходе – до 0,7).

Рис. 8.43. Схемы круглого шлифования

Видео:Лучшие способы улучшить шероховатость поверхности. Финишные операции обработки металлаСкачать

а – с продольной подачей; б – с поперечной подачей; в – шлифование уступа и шейки вала

Второй способ – шлифование с поперечной подачей (s _поп), или способ врезания (рис. 8.43 б). При этом способе шлифование производится широким кругом сразу по всей длине шлифуемой поверхности детали. Шлифовальному кругу сообщается поперечная подача по направлению к центровой линии детали. Высота круга выбирается несколько больше, чем длина шлифуемой поверхности детали. Этот способ наиболее производителен и широко применяется в массовом и крупносерийном производстве. Этот способ позволяет, пользуясь фасонным кругом, получить соответствующую форме круга поверхность детали.

Основное время для круглого наружного шлифования с поперечной подачей круга определяется по формуле

где s _поп – поперечная подача на один оборот детали (глубина резания) в мм.

В настоящее время стали применять круглошлифовальные станки с двумя, тремя и более шлифовальными кругами.

При необходимости шлифования уступа и прилегающей узкой шейки ступенчатого вала применяют станки с поворотной шлифовальной бабкой (рис. 8.43 в).

При измерении диаметра шлифуемой шейки вала предельной скобой приходится останавливать станок, что связано со значительной затратой времени. В современной практике широко применяют специальные контрольные устройства, измеряющие диаметр обрабатываемой поверхности в процессе шлифования.

Такие устройства бывают следующих видов: 1) механические (с индикатором); 2) электроконтактные; 3) электроиндуктивные; 4) пневматические; 5) электропневматические; 6) фотоэлектрические и др. Наибольшее распространение имеют механические (с индикатором) и электроконтактные устройства.

К механическим устройствам относятся главным образом трехконтактные индикаторные скобы, предназначенные для визуального контроля. При шлифовании шеек ступенчатого вала целесообразно применять устройство (рис. 8.44) с поворотным барабаном 1, на котором смонтировано необходимое количество трехконтактных индикаторных скоб 2, каждая из которых отрегулирована на требуемый диаметр.

При обработке ступеней вала барабан повертывается вручную, а на вал накидывается соответствующая диаметру скоба. Такое устройство можно применять и при шлифовании деталей разных диаметров, закрепленных за одним станком.

Электроконтактные и другие устройства автоматически выключают станок при достижении заданного размера обрабатываемой поверхности, что предупреждает появление брака.

Ограждение шлифовальных кругов (рис. 8.45) является обязательным и необходимым с целью предупреждения травмирования рабочих.

Рис. 8.44. Устройство для измерения шеек ступенчатого вала

Читайте также: Чем больше перекрытия вала тем

Рис. 8.45. Ограждение шлифовального круга

Бесцентровое шлифование. При бесцентровом шлифовании деталь 2 не закрепляется в центрах, как на круглошлифовальных станках, а свободно (без крепления) помещается между двумя шлифовальными кругами (рис. 8.46 с), из которых круг 1 – большего диаметра – является шлифующим, а круг 3 – меньшего диаметра – ведущим кругом, который вращает деталь и сообщает ей продольную подачу. Шлифующий круг вращается с окружной скоростью 30 … 35 м/сек, ведущий круг имеет скорость 20 … 30 м/мин. Обрабатываемая деталь поддерживается опорой со скосом, имеющей форму ножа.

Рис. 8.46. Схемы бесцентрового шлифования

а – общая схема; б – с продольной подачей, в – с поперечной подачей 1 — шлифовальный круг, 2 – обрабатываемая деталь 3 – ведущий круг, 4 – опора (нож)

Благодаря скосу, направленному в сторону ведущего круга, деталь прижимается к этому кругу.

Опора устанавливается таким образом, чтобы центровая ось обрабатываемой детали находилась выше линии центров круга (на половину диаметра детали, но не более 15 мм). Если центровая ось детали будет лежать на прямой линии, соединяющей центры шлифующего и ведущего круга, то деталь может получиться не цилиндрической формы, а с огранкой.

На бесцентровошлифовальных станках можно шлифовать детали, имеющие форму тела вращения с цилиндрическими, коническими и фасонными поверхностями.

Бесцентровое шлифование может производиться двумя способами. Выбор того или другого способа зависит от формы обрабатываемой детали.

Первый способ – продольной подачи (сквозное шлифование «на проход» – рис. 8.46 а, б);

Второй способ – поперечной подачи (врезания – рис. 8.46 в).

Шлифование способом продольной подачи применяют для шлифования валов, втулок, поршневых пальцев, поршней и других деталей цилиндрической формы (без буртиков); шлифуемая деталь поступает с одной стороны станка, а выходит – с другой. Для осуществления этого движения (сквозной подачи) ведущий круг устанавливается под углом наклона α = 1…5° к оси шлифующего круга. С изменением угла наклона ведущего круга изменяется величина подачи: чем больше угол, тем величина подачи больше, а шероховатость шлифованной поверхности ниже. Окружную скорость ведущего круга v _в.к (рис. 8.46 а) можно разложить на две составляющие; и_д – перпендикулярную оси шлифуемой детали и равную окружной скорости вращения этой детали и s – параллельную оси шлифуемой детали, равную скорости ее подачи вдоль оси.

На рис. 8.46 а видно, что окружная скорость вращения детали равна

и скорость подачи вдоль оси равна

Видео:HANKOOK - станок для обработки вала длиной 25 мСкачать

Для приближения величины подачи к действительной необходимо ввести поправочный коэффициент µ на скольжение детали в пределах 0,98…0,95 в зависимости от угла наклона ведущего круга: для угла α=1° коэффициент принимается равным 0,98, для угла α=5° коэффициент равен 0,95.

Минутная подача шлифуемой детали колеблется от 1000 до 4000 мм . Глубина шлифования при отделочных проходах составляет 0,01 … 0,03 мм (при черновых ходах – 0,05…0,10 мм).

При сквозном шлифовании за несколько ходов можно достигнуть точности обработки 0,003…0,005 мм для деталей диаметром до 30 мм .

Основное время для бесцентрового шлифования с продольной подачей определяется по формуле

где l ₀ – длина шлифуемой поверхности в мм; т – число деталей в партии, шлифуемых непрерывным потоком; В_к – высота круга в мм; i – число ходов; s_м – продольная подача в мм/мин; D_в.к – диаметр ведущего круга в мм; k – коэффициент, учитывающий точность шлифования; п_д._к – число оборотов ведущего круга в минуту; α – угол наклона ведущего круга в град; µ – коэффициент скольжения.

Шлифование способом поперечной подачи (способом врезания) осуществляется поперечной подачей ведущего круга по направлению к шлифующему кругу. Перед этим деталь укладывается на опору сверху или сбоку. По окончании шлифования детали, когда достигнут необходимый размер, ведущий круг отводится, деталь снимается и закладывается новая.

При этом способе оси ведущего и шлифующего кругов параллельны. Подача ведущего круга принимается от 0,003 до 0,01 мм на один оборот детали.

Шлифование способом врезания применяется главным образом при обработке деталей с буртиком или имеющих форму конуса. Для шлифования конусных деталей ведущий круг заправляют на конус, при этом опору (нож) устанавливают наклонно (под углом).

Основное время для бесцентрового шлифования способом врезания определяется по формуле

где а – припуск на диаметр в мм; п – число оборотов детали в минуту; s _поп – поперечная подача на один оборот детали (глубина резания) в мм; k – коэффициент, учитывающий точность шлифования. Число оборотов детали в минуту определяется по формуле

где d – диаметр детали в мм.

Круглошлифовальные и бесцентрово-шлифовальные станки легко автоматизируются и встраиваются в автоматические линии. На рис. 8.46 а показана схема автоматического шлифования способом врезания на бесцентровошлифовальном станке с помощью ведущего круга, выполненного по форме спирали: 1 – шлифовальный круг; 2 – обрабатываемая деталь; 3 – приемный паз, 4 – ведущий круг; 5 – опорный нож.

Весь цикл шлифования протекает за один оборот ведущего круга 4, который разделен на три участка (рис. 8.47 б): А – участок быстрого врезания шлифовального круга; Б – участок рабочей поперечной подачи, В – участок выхаживания; Г – участок загрузки и выгрузки обрабатываемой детали. На участках ведущего круга А и Б спираль имеет подъемы, соответствующие величинам подач; на участке В периферийная поверхность ведущего круга выполнена по окружности.

При этом способе трудно обеспечить высокую точность детали, поэтому он применяется в основном для предварительного шлифования.

Рис. 8.47. Схема автоматического шлифования методом врезания:

а – схема шлифования с помощью ведущего круга выполненного по спирали; б – профиль ведущего круга, выполненного по спирали

Бесцентрово-шлифовальные станки обладают рядом преимуществ перед обыкновенными круглошлифовальными станками:

1) более высокая производительность, что является основным преимуществом. При сквозном шлифовании подача, достижение необходимого размера, удаление детали со станка и другие действия совершаются автоматически; рабочий только закладывает новые детали в станок и наблюдает за ходом процесса шлифования;

2) не требуется центрования деталей, благодаря чему можно назначать значительно меньший припуск под шлифование, так как исключаются ошибки, возникающие из-за неправильного центрования;

3) нет необходимости применять люнеты при шлифовании длинных валов (до 6 м )

4) благодаря простоте управления станком высокая точность обработки достигается при обычной (средней) квалификации шлифовщика;

5) станок легко автоматизируется и встраивается в автоматические линии.

Рис. 8.48. Схемы шлифования абразивной лентой

а – свободной лентой, б – контактное шлифование, в – бесцентровое ленточное шлифование

С другой стороны, некоторые особенности бесцентрового шлифования в ряде случаев ограничивают его применение. К наиболее существенным из них относятся следующие:

1) при бесцентровом шлифовании нельзя достигнуть точной концентричности наружной и внутренней цилиндрических поверхностей;

2) у ступенчатых валиков нельзя шлифовать каждую ступень отдельно, так как не обеспечивается концентричность окружностей ступеней. У двухступенчатых валиков надо шлифовать одновременно обе ступени, имея для каждого диаметра валика два круга (шлифующий и ведущий);

3) настройка и регулировка бесцентрово-шлифовальных станков, особенно при шлифовании ступенчатых валиков, требуют значительной затраты времени, что окупается только при больших партиях деталей, в крупносерийном или массовом производстве.

Видео:Изготовление валаСкачать

Шлифование абразивной лентой (ленточное шлифование). За последнее время большое развитие получило шлифование абразивной лентой. Ленточное шлифование осуществляется либо при свободном натяжении ленты, либо с поджимом ее специальным роликом.

Этот вид обработки применяется для шлифования различных поверхностей – цельных и прерывистых и различается в зависимости от форм и свойств применяемых опорных элементов.

Приведем некоторые наиболее распространенные схемы обработки (рис. 8.48).

На рис. 8.48 а показано шлифование свободной лентой. Деталь 3 вручную прижимается к бесконечной абразивной ленте 2 в зоне, расположенной между ведущим 1 и натяжным 4 шкивами.

На рис. 8.48 б изображено контактное шлифование, при котором деталь 1 обрабатывается в зоне охвата лентой 3 ведущего (контактного) шкива 2, воспринимающего давление детали.

На рис. 8.48 в представлено бесцентровое ленточное шлифование вала 2 лентой 3, натянутой между ведущим шкивом 4 и натяжным шкивом. Обрабатываемый вал, опираясь на нож 5, вращается ведущей лентой 1.

Абразивные ленты изготовляют на бумажной или тканевой основе; ленты на бумажной основе применяют лишь при сухом шлифовании, т.е. без охлаждения.

Зернистость абразива для лент (по ГОСТ 3647-71 «Абразивные материалы в зерне») колеблется от 80 до 3 и выбирается в зависимости от припуска на обработку: при черновом шлифовании – от 80 до 20, при чистовом – от 16 до 8, при тонком – от 6 до 3.

При шлифовании абразивом зернистостью 16…10 можно получить шероховатость поверхности до Ra 0,20, а при зернистости 6…3 – до Ra 0,050.

Читайте также: Два вала крутятся в разные стороны

Имеющиеся экспериментальные данные рекомендуют следующие режимы ленточного шлифования цилиндрических деталей.

Скорость абразивной ленты (скорость шлифования):

на бумажной основе v = 16 м/сек,

на тканевой основе v = 26 м/сек.

Продольная подача s_мин принимается в зависимости от диаметра ( d ) шлифуемой детали:

Основные преимущества обработки абразивными лентами по сравнению с обработкой абразивными кругами заключаются в следующем:

1) Станки для ленточного шлифования в несколько раз дешевле и занимают меньше площади, чем круглошлифовальные станки.

2) Обслуживание станков для ленточного шлифования проще, и работа на них безопаснее. Смена абразивной ленты производится в течение 2…3 мин.

3) При шлифовании абразивным кругом диаметр круга по мере его изнашивания уменьшается, вследствие чего скорость и эффективность обработки снижаются. При работе абразивной лентой скорость ее перемещения и радиус кривизны во время обработки сохраняются постоянными.

К недостаткам обработки абразивными лентами следует отнести:

1) затруднительность достижения высокой точности обработки;

2) трудность шлифования уступов;

3) сложность механизации и автоматизации данного метода обработки.

Притирка служит для окончательной отделки предварительно отшлифованных поверхностей деталей. Притирка наружных цилиндрических поверхностей выполняется притиром, изготовляемым из чугуна, бронзы или меди, который обычно предварительно шаржируется абразивным микропорошком (величина зерна от 3 до 20 мкм) с маслом или специальной пастой (под шаржированием, как уже упоминалось, понимают внедрение в поверхность притира абразивных частиц). Для изготовления абразивного порошка используют корунд, окись хрома, окись железа и др. Пасты состоят из абразивных порошков и химически активных веществ. Они имеют различный состав. Например, применяется паста из воска и парафина, смешанных с салом и керосином. Пасты ГОИ (Государственного оптического института) содержат в качестве абразива окись хрома и в качестве связки – олеиновую и стеариновую кислоты. Применяют и нешаржированные притиры.

Пасты ускоряют процесс притирки, так как входящие в них химически активные вещества окисляют обрабатываемую поверхность и образующаяся мягкая пленка удаляется абразивными зернами.

В единичном производстве и ремонтных мастерских притирку наружных цилиндрических поверхностей деталей, например шеек валов, производят на обычном токарном станке притиром в виде чугунной, медной, бронзовой (или свинцовой) втулки, выточенной по размеру притираемой детали.

С одной стороны эта втулка разрезана, как показано на рис. 8.49.

Втулку 3 смазывают доводочной пастой или ровным тонким слоем мелкого корундового порошка с машинным маслом. Затем втулку вставляют в металлический жимок 2 и надевают на обрабатываемую деталь 4. Слегка подтягивая жимок болтом 1, равномерно вручную водят притир вдоль вращающейся детали. При доводке полезно смазывать деталь жидким машинным маслом или керосином.

Припуск на доводку оставляют около 5…20 мкм на диаметр. Скорость вращения детали при доводке 10…20 м/мин. В крупносерийном и массовом производстве притирка ведется на специальных притирочных станках, которые применяются главным образом для притирки коротких цилиндрических деталей, например поршневых пальцев.

В этом случае притирка осуществляется между двумя чугунными или (реже) абразивными дисками, расположенными эксцентрично по отношению друг к другу (рис. 8.50 а), что создает при вращении обоих дисков или только нижнего движения качения и скольжения, благодаря чему притирка происходит по кривой, изображенной на рис. 8.50 б (цифры I, II и III обозначают положение обрабатываемой детали по отношению к верхнему диску). Детали вставляются в специальную обойму, находящуюся между дисками. При чугунных дисках притирка производится с применением масла с абразивным порошком; при абразивных дисках применяется только охлаждение.

Видео:Мобильный станок для токарной обработки валов TA500Скачать

Рис. 8.49. Притирка наружной цилиндрической поверхности на токарном станке вручную

Рис. 8.50. Притирка коротких цилиндрических деталей на станке с двумя дисками:

а – схема взаимоположения дисков; б – схема положений обрабатываемых деталей

Притиркой достигаются высокая точность размеров (6-й квалитет, а иногда и точнее) и низкая шероховатость поверхности (Ra0,025…0,012).

Механическая доводка абразивными колеблющимися брусками (суперфиниш)

Суперфиниш представляет собой метод особо чистой доводки поверхностей: плоских, круглых, выпуклых, вогнутых, внутренних, наружных и пр., применяемый наиболее часто в автомобильной промышленности. Суперфиниш предусматривает обработку поверхности головкой с абразивными колеблющимися брусками, причем осуществляются три, а иногда и более движений: помимо вращения детали и продольного передвижения брусков последние совершают и колебательное движение. Главным рабочим движением является колебательное движение головки с абразивными брусками (рис. 8.51), направленное вдоль их оси; при этом ход брусков составляет 2…6 мм, а число двойных ходов (колебаний) в минуту 200…1000. Идея суперфиниша основана на так называемом принципе «неповторяющегося следа», заключающемся в том, что каждое отдельное зерно абразива не проходит дважды по одному и тому же пути. Число двойных колебаний брусков должно находиться в определенном соотношении с числом оборотов обрабатываемой детали. Скорость резания при суперфинише весьма низкая – от 1 до 2,5 м/мин.

Рис. 8.51. Схема суперфиниширования

Удельное давление абразивных брусков на обрабатываемую поверхность при суперфинише очень мало – в пределах 0,0049…0,245 МН/м 2 (0,05…2,5 кГ/см 2 ) (меньшие значения – при окончательном суперфинише, большие – при предварительном), вследствие этого поверхность при обработке не нагревается и высота гребешков получается меньше, чем при хонинг-процессе, не превышая 0,15…0,20 мкм, Зернистость брусков выбирается 8…3 и мельче (ГОСТ 3.647-71).

Охлаждение при суперфинише имеет большое значение для получения чистой поверхности. Здесь особенно важна смазывающая способность охлаждающей жидкости. Обычно применяется керосин с маслом.

Одна из задач суперфиниша – уничтожить, насколько возможно, риски, оставшиеся на поверхности от предыдущей механической обработки. Шероховатость поверхности, обработанной методом суперфиниша, достигает Ra0,012.

При суперфинише подача брусков на один оборот детали не является постоянной величиной, поэтому основное (технологическое) время устанавливается на основании хронометража. Толщина снимаемого слоя металла 0,005…0,020 мм; продолжительность обработки обычно лежит в пределах 0,2…0,5 мин.

При обработке шеек коленчатого вала методом суперфиниша абразивные бруски, укрепленные в головке, совершают 450 двойных колебаний в минуту с амплитудой 5 мм . Коленчатый вал совершает 135 оборотов в минуту. Охлаждающая жидкость поступает к брускам непрерывно. Все шатунные и коренные шейки обрабатываются одновременно примерно за 20 сек.

Полирование – это процесс чистовой обработки поверхности мягким кругом с нанесенным на него мелкозернистым абразивным порошком, смешанным со смазкой.

Материалом для полировальных кругов служат войлок, фетр, парусина, кожа.

Новым видом абразивного инструмента являются полировальные круги с графитовым наполнителем. Применение этих кругов позволило:

а) получать высококачественную гладкую поверхность деталей с шероховатостью Ra0,025. 0,012;

б) устранить малоэффективные, непроизводительные ручные способы и инструменты полирования;

в) увеличить производительность труда в 6…8 раз.

В состав полировальных кругов входят в основном естественный корунд ЕМ-28, бакелитовая связка и карандашный графит в качестве наполнителя. За короткое время полировальные круги с графитовым наполнителем нашли применение во многих отраслях машиностроения.

С развитием методов полирования вместо полировальных кругов стали применять полировальные абразивные ленты (см. рис. 8.48). Эти ленты изготовляются с тонким слоем абразивных зерен зернистостью 8…3 или покрывают их абразивными пастами. При полировании желобов колец шариковых подшипников ленты иногда заменяются текстильными жгутами, покрытыми абразивными пастами.

Полированием не исправляются погрешности геометрической формы, а также местные дефекты, полученные или оставшиеся от предыдущих операций (вмятины, раковины и др.). Полированием достигается шероховатость поверхности Ra0,025…0,012, но не обеспечивается высокая точность. Полированная поверхность имеет блестящий, зеркальный вид. Полирование ведется при высокой скорости полировального круга или абразивной ленты (до 40 м/сек). В массовом и крупносерийном производстве для полирования применяют многошпиндельные полировальные автоматы.

Цилиндрические рукоятки различных измерительных инструментов, рукоятки калибровой головки микрометрических винтов и круглые гайки для удобства пользования делают не гладкими, а рифлеными. Такая рифленая поверхность называется накаткой, а процесс ее получения – накатыванием. Накатка бывает прямой и перекрестной.

Для накатывания в резцедержателе суппорта токарного станка закрепляют державку 1 (рис. 8.52), в которой устанавливают для простой накатки один, а для перекрестной – два ролика 2 и 3 из инструментальной закаленной стали с насеченными на них зубчиками; эти зубчики имеют различные размеры и различное направление (рис. 8.53), что позволяет получать накатку различных узоров. На рис. 8.52 представлена схема накатывания рифлений.

При накатывании державку прижимают к вращающейся детали. Вследствие трения ролики начинают вращаться и, вдавливаясь в материал детали, образуют на ее поверхности накатку. Она может быть крупной, средней или мелкой в зависимости от размеров зубчиков на роликах.